Вопрос №20. Организация эксплуатации гибких производственных систем.

Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную проблему. Ее решение направлено на создание нового совершенного оборудования, технологических процессов и систем организации производства, функционирование которых неразрывно связано с улучшением условий труда, ростом качества продукции, сокращением потребности в рабочей силе и с систематическим повышением прибыли.

Средства производства, выпускаемые машиностроением, имеют два полюса:

3. универсальное оборудование с ручным управлением, обеспечивающее наибольшую гибкость производства (например, универсальные станки, которые могут быть быстро приспособлены к выпуску практически любой продукции, но обладают низкой производительностью и требуют постоянного присутствия станочника);

4. автоматические линии с жесткой программой работ, обеспечивающие наиболее высокую производительность труда, наименьшее привлечение рабочей силы и высокую стабильность качества, но практически не приспособленные к смене выпускаемой продукции и трудно перестраиваемые даже при сравнительно небольших изменениях в конструкции.

Первый уровень автоматизации — автоматизация цикла обработки. Наиболее полное воплощение автоматизация этого уровня получила в станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Второй уровень автоматизации — автоматизация загрузки (постановки и снятия деталей со станка). Второй уровень автоматизации все чаще обеспечивается созданием роботизированных технологических комплексов (РТК), в которых робот обслуживает одну единицу или группу оборудования.

Третий уровень автоматизации — автоматизация контроля, ранее выполняемого станочником. Третий уровень автоматизации обеспечивается созданием адаптивных РТК роботизированных технологических комплексов, а также гибких производственных модулей, представляющих собой комплект, состоящий из многооперационного станка (обрабатывающего центра), устройств приема и перемещения спутников (полет), ПР (или автооператоров), устройств контроля, диагностирования, подналадки и других вспомогательных механизмов и устройств, управляемый от общего устройства управления.

Четвертый уровень автоматизации — автоматическая переналадка оборудования.

Пятый уровень автоматизации — гибкие производственные системы (ГПС). ГПС должны обеспечивать автоматическое производство деталей различными партиями. При этом себестоимость продукции и производительность ГПС близки к достигаемым в современном массовом производстве при изготовлении деталей одного наименования.

ГПС — это новый этап в автоматизации производства, основанной на широком использовании принципов групповой технологии, станков с числовым программным управлением (в том числе типа «обрабатывающий центр») и гибких автоматизированных производственных модулей, промышленных роботов, роботизированных комплексов, автоматизированного транспортно-складского оборудования и других машин, объединенных автоматизированной системой управления производством. Непременными компонентами ГПС являются системы автоматизированного проектирования и автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Создание ГПС — комплексная научно-техническая проблема. Ее решение связано с разработкой точного и надежного многооперационного оборудования и систем управления, введением автоматического контроля точности обработки и состояния инструмента, применением адаптивного управления процессом обработки, развитием диагностических методов и средств автоматического контроля за состоянием оборудования. Не менее важно совершенствовать транспортирование, хранение и учет заготовок, деталей, инструмента, оснастки и материалов. Требуется резко повысить надежность оборудования и систем управления, предназначенных для работы в условиях ГПС. Речь идет о системе производства, при которой материалы и компоненты доставляются в цехи лишь по мере надобности и не накапливаются там. При такой организации производства все должно выполняться в соответствии с заранее установленным графиком при заранее рассчитанной себестоимости. Таким образом, метод «как раз вовремя» сводится прежде всего к системе обеспечения оптимальных запасов, т. е, системе рациональной организации производства и управления, когда ритму сборки изделия подчинены все звенья производственного процесса. При этом достигается существенная экономия за счет сокращения запасов комплектующих изделий и готовой продукции, экономятся производственные площади, оборудование используется на полную мощность. Товарные запасы сокращаются до минимального уровня, при котором еще можно обеспечить производственный процесс.

Внедрение новой системы обеспечивает:

• сокращение расходов на складские помещения и хранение деталей, комплектующих изделий и материалов; при этом автоматизированные склады перестают быть складами- накопителями и становятся складами-распределителями, составным звеном внутризаводского транспорта;

• ускорение процесса производства за счет сокращения сроков хранения и транспортирования материалов;

• повышение качества продукции и создание условий для детальной разработки всего производственного и технологического процесса еще на стадиях его проектирования.

При этом ГПС позволяет достичь состояния, когда каждый участок, цех и предприятие обходятся минимальными запасами сырья и заделов производства, тщательно рассчитанных исходя только из условий выравнивания времени различных технологических циклов. Конечно, это возможно лишь при сквозном внедрении гибких автоматизированных производств на заводе в целом и тщательном соблюдении дисциплины поставок предприятиями-кооператорами и потребителями продукции.

ГПС в общем случае должна обеспечивать комплексную автоматизацию всех звеньев производственного процесса, включая процессы обработки и управления, подготовку производства, разработку конструкторской и технологической документации и планирование.

В условиях массового производства ГПС может включать автоматизированные линии, допускающие переналадку на обработку неизвестных заранее конструктивных модификаций деталей, а в условиях серийного и мелкосерийного производства — автоматизированные участки, роботизированные комплексы, станочные модули и т. п. Таким образом, понятие гибкого автоматизированного производства распространяется на сложные производственные системы (автоматизированные предприятия и заводы-автоматы) и на их структурные составляющие: автоматизированные цехи, автоматизированные и роботизированные участки, гибко переналаживаемые автоматизированные линии и роботизированные комплексы.

Повышение уровня автоматизации применяемого оборудования тесно связано с ростом уровня организации всего производства на данном предприятии. Изолированный гибкий производственный модуль или станок с программным управлением оказывается неэффективным при одиночном использовании на предприятиях, где не применяют другие станки с программным управлением, поскольку вся система организации производства на предприятии не соответствует требованиям, предъявляемым новой высокопроизводительной техникой.

Гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие автоматизированные участки (ГАУ) и гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) должны стать основными видами гибких автоматизированных производственных систем в машиностроении на двенадцатую пятилетку. В дальнейшем, по мере их совершенствования, будут создаваться гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ) и гибкие автоматизированные заводы, которые могут включать автоматизированные системы управления (АСУ) производством, типовые системы автоматизированного проектирования (САПР машиностроения) и автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП).

Создание и внедрение ГПС является одним из основных направлений решения проблемы повышения производительности труда и сокращения доли ручного труда, повышения качества выпускаемой продукции, в первую очередь в условиях мелкосерийного и серийного производства. При одинаковом календарном годовом фонде времени (8760 ч) предполагается, что универсальное оборудование работает две смены, а ГПС—три. Использование ГПС обеспечивает увеличение в общем, балансе рабочего времени той его доли, которая связана с непосредственной обработкой деталей.

Опыт создания ГПС в механообработке показывает, что их применение (в сравнении, например, с участками, оснащенными универсальными станками с ручным управлением), обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей: снижение трудоемкости обработки деталей в 5 раз; сокращение обслуживающего персонала в 3—10 раз; увеличение выпуска продукции за счет повышения коэффициента использования оборудования, более полного использования основных фондов и сокра­щение количества требуемого оборудования; сокращение сроков и стоимости подготовки производства ориентировочно в 2 ... 5 раз.

Таким образом, наиболее полное развитие современных форм организации производства по принципу «как раз вовремя» может быть обеспечено на базе гибких систем, которые, в свою очередь, основываются на широком использовании средств вычислительной техники, автоматики, новых видов обрабатывающего оборудования и средств робототехники. Комплексная автоматизация производства, создание ГПС с широким использованием робототехнических средств открывают перспективы и для внедрения новых современных форм организации производства.